2019年高中物理 第6章 万有引力与航天限时检测 新人教版必修2.doc

2019年高中物理 第6章 万有引力与航天限时检测 新人教版必修2一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1(南昌市八一中学、洪都中学xxxx学年高一下学期联考)下列说法符合史实的是()A牛顿发现了行星的运动规律B开普勒发现了万有引力定律C卡文迪许第一次在实验室里测出了万有引力常量D牛顿发现了海王星和冥王星答案：C2(原创题)“奋进”号宇航员斯蒂法尼斯海恩派帕在一次太空行走时丢失了一个工具包，关于工具包丢失的原因可能是()A宇航员松开了拿工具包的手，在万有引力作用下工具包“掉”了下去B宇航员不小心碰了一下“浮”在空中的工具包，使其速度发生了变化C工具包太重，因此宇航员一松手，工具包就“掉”了下去D由于惯性，工具包做直线运动而离开了圆轨道答案：B解析：工具包在太空中，万有引力提供向心力处于完全失重状态，当有其他外力作用于工具包时才会离开宇航员，B选项正确。3若取地球的第一宇宙速度为8km/s，某行星质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，此行星的第一宇宙速度约为()A16km/sB 32km/sC4km/s D2km/s答案：A解析：第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，对于近地卫星其轨道半径近似等于星球半径，所受万有引力提供其做匀速圆周运动的向心力，根据万有引力定律和牛顿第二定律得：Gm，解得：v。因为行星的质量M是地球质量M的6倍，半径R是地球半径R的1.5倍，故2，即v2v28km/s16km/s，A正确。4如图所示，A为静止于地球赤道上的物体，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，C为绕地球做圆周运动的卫星，P为B、C两卫星轨道的交点。已知A、B、C绕地心运动的周期相同，相对于地心，下列说法中正确的是()A物体A和卫星C具有相同大小的线速度B物体A和卫星C具有相同大小的加速度C卫星B在P点的加速度与卫星C在该点的加速度一定相同D卫星B在P点的线速度与卫星C在该点的线速度一定相同答案：C解析：物体A和卫星B、C周期相同，故物体A和卫星C角速度相同，但半径不同，根据vR可知二者线速度不同，A项错；根据aR2可知，物体A和卫星C向心加速度不同，B项错；根据牛顿第二定律，卫星B和卫星C在P点的加速度a，故两卫星在P点的加速度相同，C项正确；卫星C做匀速圆周运动，万有引力完全提供向心力，卫星B轨道为椭圆，故万有引力与卫星C所需向心力不相等，二者线速度一定不相等，D项错。5(银川一中xxxx学年高一下学期期中)不可回收的航天器在使用后，将成为太空垃圾。如图所示是漂浮在地球附近的太空垃圾示意图，对此有如下说法，正确的是()A离地越低的太空垃圾运行周期越大B离地越高的太空垃圾运行角速度越小C由公式v得，离地越高的太空垃圾运行速率越大D太空垃圾一定能跟同一轨道上同向飞行的航天器相撞答案B解析由m2Rmma可知，绕地球运行的卫星或者太空垃圾随着离地面的高度的增大，它们的线速度、角速度、向心加速度均变小，而周期变大，故B正确，A、C错误；在同一轨道的太空垃圾和航天器运行速度相等，又因为它们同向飞行，故不会相撞，D错误。6下列关于人造地球卫星与宇宙飞船的说法中，正确的是()如果知道人造地球卫星的轨道半径和它的周期，再利用万有引力常量，就可以算出地球的质量两颗人造地球卫星，只要它们的绕行速率相等，不管它们的质量、形状差别有多大，它们的绕行半径和绕行周期都一定相同原来在某一轨道上沿同一方向绕行的人造卫星一前一后，若要使后一卫星追上前一卫星并发生碰撞，只要将后者的速率增大一些即可一只绕火星飞行的宇宙飞船，宇航员从舱内慢慢走出，并离开飞船，飞船因质量减小，所受万有引力减小，故飞行速度减小ABCD答案：A解析：根据FGmr可知，若知道人造卫星的轨道半径和它的周期就可以算出地球的质量即正确，由G可知，两颗人造卫星，只要它们的绕行速率相等，它们的绕行半径一定相同，周期也一定相同，即正确，原来某一轨道上沿同一方向绕行的卫星，一前一后，若后一卫星的速率增大，则FG，那么后一卫星将做离心运动，故错，由知v，飞船飞行速度与其质量m无关，故错误，综上所述A正确。7北京时间2005年7月4日下午1时52分(美国东部时间7月4日凌晨1时52分)探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星，投入彗星的怀抱，实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞”，如图所示。假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其运动周期为5.74年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是()A绕太阳运动的角速度不变B近日点处线速度大于远日点处线速度C近日点处加速度大于远日点处加速度D其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个与太阳质量有关的常数答案：BCD解析：由开普勒第二定律知近日点处线速度大于远日点处线速度B正确；由开普勒第三定律可知D正确；由万有引力提供向心力得C正确。8(昆明一中xxxx学年高一下学期期中)某些星球和组成星球的物质是靠引力吸引在一起的，这样的星球有一个最大的自转速率，如果超过了该速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做圆周运动，由此能得到半径为R，密度为，质量为M且均匀分布的星球的最小自转周期T。(球体体积公式为VR3)，下列关系式正确的是()AT2 BT2CT DT答案：AD解析：当赤道上物体恰处于悬浮状态时，万有引力提供向心力，则GmR，得T2又MVR3，代入上式得T故选项A、D正确。9(原创题)2013年6月11日17时38分，我国利用“神舟十号”飞船将聂海胜、张晓光、王亚平三名宇航员送入太空。设宇航员测出自己绕地球做匀速圆周运动的周期为T，离地高度为H，地球半径为R，则根据T、H、R和引力常量G，能计算出的物理量是()A地球的质量 B地球的平均密度C飞船所需的向心力 D飞船线速度的大小答案：ABD解析：由Gm(RH)，可得：M，选项A可求出；又根据，选项B可求出；根据v，选项D可求出；由于飞船的质量未知，所以无法确定飞船的向心力。10迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住，绕恒星“Gliese581”运行的行星“G1581c”却很值得我们期待。该行星的温度在0到40之间，质量是地球的6倍、直径是地球的1.5倍，公转周期为13个地球日。“Gliese581”的质量是太阳质量的0.31倍。设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体，绕其中心天体做匀速圆周运动，则()A在该行星和地球上发射卫星的第一宇宙速度相同B如果人到了该行星，其体重是地球上的2倍C该行星与“Gliese581”的距离是日地距离的倍D由于该行星公转速度比地球大，地球上的物体如果被带上该行星，其质量会稍有变化答案：BD解析：本题考查了万有引力定律在天体中的应用。解题关键是明确中心天体对行星的万有引力提供了行星的向心力，对行星的卫星有Gm，得v，将质量关系和半径关系代入得第一宇宙速度关系为2，选项A错误；由Gmg得，人在该行星上的体重是地球上的2倍，选项B正确；对行星应用万有引力定律Gmr，得r，选项C错误。根据爱因斯坦的狭义相对论可判D选项正确。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，每小题8分，共16分。把答案直接填在横线上)11甲、乙两颗人造地球卫星，离地面的高度分别为R和2R(R为地球半径)，质量分别为m和3m，它们都绕地球做匀速圆周运动，则(1)它们的周期之比T甲T乙_。(2)它们的线速度之比v甲v乙_。(3)它们的角速度之比甲乙_。(4)它们的向心加速度之比a甲a乙_。(5)它们所受地球的引力之比F甲F乙_。答案：(1)23(2)(3)32(4)94(5)34解析：(1)由Gm()2r得T，即T，故(2)由m得v，即v，故(3)由m2r得，即，故(4)由Gma得a，即a，故(5)由F得。12我国宇航员在“天宫一号”中处于完全失重状态(如图甲)，此时无法用天平称量物体的质量。某同学设计了在这种环境中测量小球质量的实验装置，如图乙所示：光电传感器B能够接受光源A发出的细激光束，若B被挡光就将一个电信号给予连接的电脑。将弹簧测力计右端用细线水平连接在空间站壁上，左端拴在另一穿过了光滑水平小圆管的细线MON上，N处系有被测小球，让被测小球在竖直面内以O点为圆心做匀速圆周运动。(1)实验时，从电脑中读出小球自第1次至第n次通过最高点的总时间t和测力计示数F，除此之外，还需要测量的物理量是：_。(2)被测小球质量的表达式为m_用(1)中的物理量的符号表示。答案：(1)小球圆周运动半径(2)三、论述计算题(共4小题，共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)(海南中学xxxx学年高一下学期期中)2007年10月24日18时，“嫦娥一号”卫星星箭成功分离，卫星进入绕地轨道。在绕地运行时，要经过三次近地变轨：12小时椭圆轨道24小时椭圆轨道48小时椭圆轨道地月转移轨道。11月5日11时，当卫星经过距月球表面高度为h的A点时，再一次实施变轨，进入12小时椭圆轨道，后又经过两次变轨，最后进入周期为T的月球极月圆轨道。如图所示。已知月球半径为R。(1)请回答：“嫦娥一号”在完成三次近地变轨时需要加速还是减速？(2)写出月球表面重力加速度的表达式。答案：(1)加速(2)解析：(1)加速(2)设月球表面的重力加速度为g月，在月球表面有Gmg月卫星在极月圆轨道有，Gm()2(Rh)解得g月。14(11分)某人在某星球上做实验，在星球表面水平放一长木板，在长木板上放一木块 ，木板与木块之间的动摩擦因数为，现用一弹簧测力计拉木块。当弹簧测力计示数为F时，经计算发现木块的加速度为a，木块质量为m，若该星球的半径为R，则在该星球上发射卫星的第一宇宙速度是多少？答案：解析：设该星球表面重力加速度为g，在木板上拉木块时，由牛顿第二定律 有Fm gma，得g。人造卫星的向心力由重力提供，即mg，所以卫星的第一宇宙速度v为v。15(11分)(襄阳市xxxx学年高一下学期四校期中联考)经过近7年35.2亿公里在太空中风尘仆仆的穿行后，美航天局和欧航天局合作研究的“卡西尼”号土星探测器于美国东部时间6月30日抵达预定轨道，开始“拜访”土星及其卫星家族。这是人类首次针对土星及其31颗已知卫星最详尽的探测！若“卡西尼”号探测器进入绕土星飞行的轨道，在半径为R的土星上空离土星表面高h的圆形轨道上绕土星飞行，环绕n周飞行时间为t。求：土星的质量和平均密度。答案：解析：设“卡西尼”号的质量为m，土星的质量为M，“卡西尼”号围绕土星的中心做匀速圆周运动，其向心力由万有引力提供，Gm(Rh)()2，其中T，解得土星的质量：M，又VR3，得土星的平均密度16(12分)2008年9月25日21时10分04秒，“神舟”七号从酒泉卫星发射中心成功发射升空.20分钟后，“神舟”七号飞船已经进入远地点347公里、近地点200公里的预定椭圆轨道，9月26日凌晨4点，飞船在成功变轨之后，进入343公里的近圆轨道，如图所示。“神舟”七号的发射由国家卫星气象中心负责提供空间天气保障，国家气象中心利用了风云四号同步卫星进行气象测控。已知风云四号同步卫星离地的高度为3.6104km.(地球的半径为6.4103km，地球表面的重力加速度g取10m/s2)请根据以上材料回答下列问题：(1)“神舟”七号飞船在圆轨道上运行时，质量为120kg的舱外航天服所受重力的大小；(2)“神舟”七号飞船在椭圆轨道上运行时的周期(保留两位有效数字)答案：(1)1081N(2)1.5h解析：(1)在地球表面的重力加速度为g，则有gR2GM在圆轨道处的重力加速度为g，则有g(Rh1)2GM在圆轨道上运行时舱外航天服所受重力为Gmg联立各式代入数据解得G1081N(2)风云四号卫星的周期为T024h轨道半径为r0Rh4.24104km“神舟”七号飞船在椭圆轨道上运行时的半长轴为akm6673.5km设“神舟”七号飞船在椭圆轨道上运行的周期为T，则由开普勒第三定律得联立解得Th1.5h